多一根螺桿為塑料混煉帶來了哪些變化？

螺桿類擠出機從最開始的柱塞式、單螺桿式到目前占據大半江山的平行雙螺桿式、椎形雙螺桿式等機型，這一歷程一走便走了近百年，這一百年，高聚物加工工業(yè)的發(fā)展經歷了前所未有的繁榮。

近年來，三螺桿擠出機以其靈活多變的幾何排布方式，多個嚙合區(qū)形成物料在流向，流速上的多變化，且質點在空間位置的分布產生了極其有益的影響，以優(yōu)異的混合特性、小的長徑比、較高的產能比倍受關注。

三螺桿擠出機與以往各種類型的螺桿擠出機相比有什么區(qū)別？具有怎樣的優(yōu)勢？今天小編就給大家做一個詳細的講解。

三螺桿擠出機的結構特點

三根螺桿呈一字形排列，同向旋轉，相當于兩對雙螺桿。

隨著我國對高分子材料的需求逐步增加，傳統(tǒng)的三螺桿擠出機由于結構的對稱性導致物料的流動空間缺少變動，已無法滿足聚合物加工業(yè)對于擠出效率等方面的需求。

因此近來還開發(fā)出一些新結構的高效三螺桿擠出機，例如平行差速三螺桿擠出機，以用于滿足聚合物加工業(yè)的需求。

三螺桿擠出機的優(yōu)點

1.塑化充分，分散均勻

三螺桿擠出機擁有多個嚙合點，相比雙螺桿的一個嚙合點，這極大地提高了剪切效率，使得物料更容易被塑化。增加的嚙合點和碾壓范圍有助于更快更均勻地將原料轉化為熔融狀態(tài)。

這還提升了揉壓作用，確保了物料在擠出過程中的充分混合和分散。對于需要高度均勻性的材料例如高填充母粒的制造，能夠達到更好的分散均勻性。

三螺桿擠出機中剪切速率的體積分布

2.加工效率更高

與傳統(tǒng)的單螺桿和雙螺桿擠出機相比，在軸向壓差相同的情況下，三螺桿擠出機的體積流量比雙螺桿高，因此三螺桿擠出機的輸送能力更強，其多螺桿設計使物料在經過擠出過程時受力更加均勻，減少了物料的滯留時間，提高了生產效率。

以生產碳黑母粒為例，不經高攪，3-Φ60機可一次性生產出50%濃度的炭黑母粒，產量是180公斤/小時，而2-Φ60(同型號的雙螺桿機)不借助高攪密煉或重復加工僅能生產35%濃度的炭黑母粒，80公斤/小時，產量通常遠高于同規(guī)格的雙螺桿擠出機。因此它能以更高的生產速度產出更高濃度的填充材料，如85-90%濃度的無機粉體填充母粒。

3.節(jié)能

盡管三螺桿擠出機可能在設計和制造上有更高的初始成本，但其在運行過程中表現(xiàn)出更高的能源效率。以3-Φ60機為例，55kw主電機，500轉/分鐘，生產50%濃度炭黑母粒，180kg/hr，主電機電流90安培，比功率僅0.2-0.25kw/kg。

4.產品質量高

三螺桿擠出機制備的成品具有更好的物理性能，如更高的韌性，即使在高填充比例下也能保持良好的粒子形態(tài)，不易破碎。這對于需要高強度和良好外觀的最終產品至關重要，如薄膜制品的均勻性和韌性表現(xiàn)。

例1：雙螺桿擠出機生產50%濃度碳黑母粒，必須經過密煉，而三螺桿擠出機，不用密煉機，物料可直接進入三螺桿擠出機生產出50%濃度的碳黑母粒，用牙咬母粒會癟、有裂痕而不碎，說明生產的母粒韌性好。為什么呢?

因為其塑化充分，組份分散均勻，用來吹0.005mm的膜，檢測結果非常均勻。如果借助高攪，三螺桿擠出機可以生產濃度更高的碳黑母粒，且粒子韌性較好。

例2：用雙螺桿機生產的85%碳酸鈣填充PE或PP母粒，用手指一掐就碎了，而用三螺桿機生產的同樣配比的母粒用手指掐不動，用離心脫水機脫水干燥也打不碎。

例3：生產PP阻燃電纜料，經密煉后，用長徑比36的2-Φ65雙螺桿擠出機做出的料，強度為13Mpa，延伸率為185%。而用3-Φ60三螺桿機，不經密煉，做出的料強度為14Mpa，延伸率為237%。另外，用三螺桿機可加工鋁粉或三氧化二銻的填充量達70%的母粒，而雙螺桿機卻不能。

5.優(yōu)秀的排氣性能

該類設備排氣效果良好，避免了原材料積存、堵塞等問題，有助于提高產品的純凈度和表面質量，同時也能滿足高真空度和高脫揮效果的要求，進一步提升產品檔次。

5.具有分子接枝功能，可直接用于生產PP發(fā)泡珠粒

大家都知道PP發(fā)泡必須用高熔體強度聚丙烯（HMS-PP），這需要對普通PP進行分子接枝，其價格要比普通PP貴很多。分子有了枝叉，具有足夠的熔體強度和延展性才能適用于PP發(fā)泡。

經過試驗，普通的PP(均聚或者共聚PP均可)，用三螺桿機擠出后都可以直接用于生產很好的EPP珠粒，發(fā)泡倍率達到70倍。這是因為普通PP在三螺桿機內流動過程中已被分子接枝了，變成了高熔體強度的聚丙烯了。

6.結構緊湊，節(jié)省場地

所有配置都在機架上，沒有外置占地面的東西。

7.機器安全可靠，易操作

雙螺桿機一般齒輪箱等質保期為一年，三螺桿擠出機齒輪箱質保期三年。

三螺桿與雙螺桿擠出機

選型建議

單螺桿、雙螺桿及三螺桿擠出機，本質上都依靠螺桿旋轉完成物料輸送、熔融、剪切與分散，但多螺桿系統(tǒng)在混合模式、產能及適配工藝上各具特色。

雙螺桿擠出機（同向旋轉）：由兩根相互嚙合的螺桿構成，具備出色的剪切和分散性能，能夠精準把控溫度與剪切程度，尤其適合高精度改性作業(yè)。物料在其中停留時間分布較窄，在接枝、交聯(lián)等反應擠出工藝中表現(xiàn)突出，常用于 PA、PC、PBT等工程塑料的改性。

三螺桿擠出機：采用中心主螺桿搭配兩側輔螺桿的結構，形成復雜的流場，擁有更多混合路徑。實驗數(shù)據表明，其分散均勻性與雙螺桿擠出機相比差異不足5%。該設備最大的亮點在于產能，在同等功率和螺桿直徑條件下，產量可達雙螺桿擠出機的1.8-2.2倍，單位能耗降低15 - 25%，非常適合大規(guī)模連續(xù)化生產場景。

通過對比，我們不難發(fā)現(xiàn)三螺桿擠出機的主要優(yōu)勢：流場復雜，停留時間長，混煉性能好，這已經在很多企業(yè)的實踐過程中得到證明，將來有可能在納米復合體系、高黏度物料混合、高填充復合體系以及對分散混合要求更高的場合會發(fā)揮很好的作用。

適合選用雙螺桿擠出機的場景：當涉及高精度化學反應，如接枝、交聯(lián)；加工對熱敏感的生物基塑料；或是進行研發(fā)工作、小批量多品種生產時，雙螺桿擠出機更為合適。

適合選用三螺桿擠出機的場景：若生產母料、高填充體系（如CaCO?、TiO?改性），對產能要求較高，希望降低單位產品成本，又或者工廠空間有限，需要精簡設備數(shù)量，三螺桿擠出機則是更佳選擇。

雙螺桿擠出機在工藝控制方面依舊保持優(yōu)勢，而三螺桿擠出機在大規(guī)模生產中更具性價比。企業(yè)在選型時，應結合材料特性、產能目標和成本結構等因素綜合考量，必要時可通過小試或中試確定最優(yōu)方案。隨著三螺桿技術不斷進步，未來其在高端改性領域的應用前景值得期待。

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